Estimating the visibility of the atmosphere during industrial revolution and nowadays by analyzing paintings and photographs

Abstract

Οι άνθρωποι επηρεάζουν το κλίμα του πλανήτη από τα αρχαία χρόνια με τη χρήση φωτιάς για να επωφεληθούν στην καθημερινή τους ζωή. Δεδομένου ότι η βιομηχανική επανάσταση προκάλεσε ρύπανση εξαιτίας της καύσης των ορυκτών καυσίμων άρχισαν να είναι εμφανής, αρχικά σε τοπικό και κατά τη διάρκεια των τελευταίων ετών, σε παγκόσμια κλίμακα. Η συγκέντρωση των σωματιδίων στην ατμόσφαιρα αυξήθηκε από την εκπομπή ρύπων στην ατμόσφαιρα από ανθρωπογενείς πηγές οδηγώντας σε ορισμένες περιπτώσεις σε μειωμένη ορατότητα.Η ποιότητα της ατμόσφαιρας κατά την εποχή της βιομηχανικής επανάστασης διερευνάται με τη μελέτη σε πίνακες του Κλωντ Μονέ. Παρόλο που η κλίμακα της ρύπανσης της εποχής εκείνης αποτυπώθηκε μέσα από την αντικειμενική ματιά του καλλιτέχνη και όπως εκείνος αντιλαμβανόταν το φως και τα απέδιδε στα έργα του με τη δική του χρωματική αντίληψη, γίνεται μια προσπάθεια για διεξαγωγή αποτελεσμάτων σχετικά με την ατμοσφαιρική ρύπανση. Η ίδια μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για τον προσδιορισμό της ποιότητας του αέρα στις μέρες μας μέσα από τις φωτογραφίες, οι οποίες οι λήψεις πραγματοποιήθηκαν κατά την ίδια περίοδο και στην τοποθεσία στην οποία έγιναν οι μετρήσεις των σημαντικότερων αερίων ρύπων και ατμοσφαιρικών σωματιδίων ύλης. Η ένταση του φωτός από επεξεργασμένες φωτογραφίες συσχετίζεται με τον αριθμό των σωματιδίων, η μάζα και το SO͘₂, οι συγκεντρώσεις Ο₃. Στην τελευταία δεν υπάρχει σημαντικό αντίκτυπο στη μείωση της έντασης στο ορατό μήκος κύματος, έτσι παρατηρείται καμία συσχέτιση. Η μετρούμενη ένταση του φωτός επηρεάζεται κυρίως από τις μεταβολές του ηλιακού φωτός που φθάνει στον αισθητήρα της ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής από τις διακυμάνσεις της συγκέντρωσης σωματιδίων, καθιστώντας δύσκολη οποιαδήποτε συσχέτιση. Αυτή η τεχνική θα μπορούσε να ωφεληθεί είτε λαμβάνοντας υπόψη τις αλλαγές στις συνθήκες φωτισμού που προκαλείται από την τροχιά της γης ή χρησιμοποιώντας μια σταθερή πηγή φωτός. Η χρήση των ίδιων ρυθμίσεων στην ψηφιακή φωτογραφική μηχανή, αποφεύγοντας τυχόν αυτόματες διορθώσεις στην εικόνα, όλη τη διάρκεια των λήψεων θα παρέχουν βελτιωμένα αποτελέσματα.

Humans affect the atmosphere of the planet since the ancient years by utilizing fire to benefit their everyday lives. Since the industrial revolution pollution caused by the burning of fossil fuels started to be evident, initially in local and during the last years, in global scale. Aerosol particle concentration in the atmosphere increased as anthropogenic emitted particles were added to those with natural origin, leading in some cases in reduced visibility.The quality of the atmosphere during the era of the industrial revolution is investigated by studying Claude Monet’s paintings. Even though local scale pollution is clearly depicted, factors like the objective way the human eye and mind is sensing the light and the point of view of the artist in combination with the weather and variable lighting conditions limit our ability to extract solid results.The same methodology is followed to determine the nowadays air quality through photographs, which were captured in the same period and location in which measurements of major gas pollutants and atmospheric particulate matter were conducted. Light intensity from processed photographs is correlated with particle number, mass and SO2, O3 concentrations. The later do not have a significant impact in reducing the visible wavelength intensity, thus no correlation is observed. The measured light intensity was mostly affected by the variations of the sunlight reaching the sensor of the digital camera than the fluctuations of particle concentration, making any correlation difficult. This technique would be benefited by either taking into account the changes of the lighting conditions caused by the earth’s orbit or by using a steady light source. The use of the same settings in the digital camera, avoiding any automatic corrections to the image, throughout all captures will provide improved results.